DE102020129293B4 - Method of compiling a cutting plan, method of cutting out and sorting workpieces and flat bed machine tool - Google Patents
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Abstract
Offenbart wird ein Verfahren zum Zusammenstellen eines Schneidplans zum Ausschneiden einer Mehrzahl von Werkstücken aus einer plattenförmigen Materialtafel mit Hilfe eines aus einem Schneidkopf austretenden Schneidstrahls, wobei zum Ausschneiden eines der Mehrzahl von Werkstücken eine Außenkontur (27) und optional eine oder mehrere Innenkonturen mit dem Schneidstrahl abgefahren werden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:- Bereitstellen eines Schachtelungsplans (21), welcher eine Anordnung der Außenkonturen (27) der Mehrzahl von Werkstücken auf einer der Materialtafel zugeordneten Planungstafel (25) umfasst,- Zuweisen der Außenkonturen (27) zu jeweils genau einer von mindestens vier Schneidphasen (I, II, III, IV), wobei die Zuweisung derart erfolgt, dass zwei Außenkonturen (27) einer gemeinsamen Schneidphase (I, II, III, IV) nicht zueinander benachbart angeordnet sind, wobei zwei Außenkonturen (27) zueinander benachbart angeordnet sind, wenn mindestens zwei Punkte auf einer der zwei Außenkonturen jeweils nicht weiter als einen vorgegebener Nachbarabstand von der anderen der zwei Außenkonturen (27) entfernt sind, und- Zusammenstellen des Schneidplans, wobei der Schneidplan für jede Schneidphase (I, II, III, IV) die zugeordneten Außenkonturen (27) umfasst,- Erstellen einer Schneidreihenfolge (23R) für jede der Schneidphasen (I, II, III, IV) des Schneidplans (23), die für jede der Schneidphasen (I, II, III, IV) eine Abfolge der Außenkonturen (27) und optional eine oder mehrere zu einer Außenkontur (27) gehörende Innenkonturen (28) umfasst,- Bestimmen eines mäandernden Verfahrwegs (W) über die Planungstafel (25) für jede der Schneidreihenfolgen (23R), die ein Verfahren eines Schneidkopfs über eine plattenförmige Materialtafel (7) bestimmt, gemäß dem die Werkstücke (9) einer Schneidphase (I, II, III, IV) beim Abarbeiten des Schneidplans (23) nacheinander ausgeschnitten werden, wobei jede Außenkontur (27) von einem Kollisionsgefahrbereich (K) umgeben ist und der Verfahrweg (W) zwischen den Außenkonturen (27) einer der Schneidphasen (I, II, III, IV) derart bestimmt wird, dass Kollisionsgefahrbereiche (K) von Außenkonturen (27), deren zugeordnete Werkstücke (9) bereits in der einen der Schneidphasen (I, II, III, IV) ausgeschnitten wurden, umgangen werden.A method is disclosed for compiling a cutting plan for cutting out a plurality of workpieces from a sheet of material using a cutting beam emerging from a cutting head, wherein an outer contour (27) and optionally one or more inner contours are traversed with the cutting beam to cut out one of the plurality of workpieces will. The method comprises the following steps: - providing a nesting plan (21), which includes an arrangement of the outer contours (27) of the plurality of workpieces on a planning board (25) assigned to the material board, - assigning the outer contours (27) to exactly one of at least four cutting phases (I, II, III, IV), the allocation being made in such a way that two outer contours (27) of a common cutting phase (I, II, III, IV) are not arranged adjacent to one another, with two outer contours (27) facing one another are arranged adjacent if at least two points on one of the two outer contours are each no further away than a predetermined neighboring distance from the other of the two outer contours (27), and- compiling the cutting plan, the cutting plan for each cutting phase (I, II, III , IV) includes the associated outer contours (27), - creating a cutting sequence (23R) for each of the cutting phases (I, II, III, IV) of the cutting plan (2 3) which for each of the cutting phases (I, II, III, IV) comprises a sequence of the outer contours (27) and optionally one or more inner contours (28) belonging to an outer contour (27), - determining a meandering travel path (W) via the planning table (25) for each of the cutting sequences (23R), which determines a movement of a cutting head over a panel-shaped material panel (7), according to which the workpieces (9) of a cutting phase (I, II, III, IV) when processing the cutting plan (23) are cut out one after the other, with each outer contour (27) being surrounded by a collision risk area (K) and the travel path (W) between the outer contours (27) of one of the cutting phases (I, II, III, IV) being determined in such a way that Collision risk areas (K) of outer contours (27) whose associated workpieces (9) have already been cut out in one of the cutting phases (I, II, III, IV) are avoided.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flachbettwerkzeugmaschine zum Ausschneiden von Werkstücken aus einer plattenförmigen Materialtafel mit Hilfe eines aus einem Schneidkopf austretenden Schneidstrahls, sowie insbesondere ein Verfahren zum Zusammenstellen eines Schneidplans für die Ansteuerung eines Schneidprozesses zum Ausschneiden von Werkstücken aus einer plattenförmigen Materialtafel und ein Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren von entsprechend geschnittenen Werkstücken. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zum Ausführen eines entsprechenden Verfahrens.The present invention relates to a flat-bed machine tool for cutting out workpieces from a plate-shaped sheet of material using a cutting beam emerging from a cutting head, and in particular to a method for compiling a cutting plan for controlling a cutting process for cutting out workpieces from a plate-shaped sheet of material and a method for cutting out and Sorting of suitably cut workpieces. Furthermore, the invention relates to a computer program for executing a corresponding method.
Flachbettwerkzeugmaschinen, insbesondere Laserschneid- oder Plasma-Flachbettwerkzeugmaschinen, zum Ausschneiden von Werkstücken aus einer Materialtafel mit Hilfe eines Schneidstrahls kommen in der blechverarbeitenden Industrie zum Einsatz und weisen typischerweise einen Maschinenbereich auf, in dem die (z. B. Laser-) Bearbeitung stattfindet. Dem Maschinenbereich sind vor- und optional nachgelagerte Ablagebereiche für das Rohmaterial und/oder das Schnittgut zugeordnet. Bei Flachbettwerkzeugmaschinen können zu bearbeitende Materialtafeln (z. B. Bleche) dem Maschinenbereich auf einer Palette zugeführt werden, insbesondere indem die Palette mit der darauf gelagerten Materialtafel in eine Schneidposition in dem Maschinenbereich bewegt wird.Flatbed machine tools, in particular laser cutting or plasma flatbed machine tools, for cutting workpieces out of a material panel using a cutting beam are used in the sheet metal processing industry and typically have a machine area in which the (e.g. laser) processing takes place. Upstream and optionally downstream storage areas for the raw material and/or the cuttings are assigned to the machine area. In the case of flat-bed machine tools, material panels (e.g. sheet metal) to be processed can be fed to the machine area on a pallet, in particular by moving the pallet with the material panel stored thereon into a cutting position in the machine area.
Eine Palette umfasst üblicherweise eine Anordnung von Auflagestegen, auf denen die zu bearbeitende Materialtafel (Rohmaterialtafel) in einer Auflageebene gelagert werden kann.A pallet usually includes an arrangement of support webs on which the material panel to be processed (raw material panel) can be stored in a support plane.
Die Palette kann z. B. eine Komponente eines Palettenwechslers sein, der einen der Flachbettwerkzeugmaschine vorgelagerten Ablagebereich bereitstellt. Nach der Bearbeitung kann eine große Anzahl von geschnittenen Werkstücken auf der Palette vorliegen. Die Werkstücke können von der Palette manuell von einem Bediener oder (teil-) automatisiert absortiert werden. Hierzu wird die Palette mit der darauf gelagerten Materialtafel typischerweise in eine Absortierposition im Ablagebereich bewegt und befindet sich somit nicht mehr in der Schneidposition bzw. im Bearbeitungsbereich der Maschinen. Sowohl für den Fertigungsvorgang als auch für den Absortiervorgang kann die relative Lage zwischen hergestelltem Werkstück und stützenden Strukturen auf der Palette von Bedeutung sein.The pallet can e.g. B. be a component of a pallet changer that provides a storage area upstream of the flat bed machine tool. After processing, there may be a large number of cut workpieces on the pallet. The workpieces can be sorted off the pallet manually by an operator or (partially) automatically. For this purpose, the pallet with the material sheet stored on it is typically moved into a sorting position in the storage area and is therefore no longer in the cutting position or in the processing area of the machines. The relative position between the manufactured workpiece and the supporting structures on the pallet can be important both for the manufacturing process and for the sorting process.
Die Auflagestege sind üblicherweise plattenförmig ausgeführt und weisen gleichmäßig voneinander beabstandete Auflagestegspitzen auf, die eine Auflageebene für eine Materialtafel und die ausgeschnittenen Werkstücke bilden. Im Bereich der Auflagestegspitzen bilden sich Auflagebereiche aus, in denen die Auflagestege mit einer in der Auflageebene gelagerten Materialtafel in Kontakt stehen können.The support webs are usually plate-shaped and have support web tips that are spaced evenly apart from one another and form a support plane for a material panel and the cut-out workpieces. Support areas are formed in the area of the support web tips, in which the support webs can be in contact with a material panel mounted in the support plane.
Die Planung von einer Verschachtelung (d. h., einer verschachtelten Anordnung) von auszuschneidenden Werkstücken auf der (plattenförmigen) Materialtafel ist neben dem Ausschneiden und Absortieren Teil des Produktionsprozesses. Dieses Verschachteln führt zu einem spezifischen Layout von Schneidlinien, entlang derer mit Hilfe des Schneidstrahls die Werkstücke aus der Materialtafel ausgeschnitten werden. Schneidlinien umfassen Außen- und optional Innenkonturen von auszuschneidenden Werkstücken. Hierin wird das Ergebnis einer Planung einer Verschachtelung von Werkstücken auch als Schachtelungsplan bezeichnet. Auf der Grundlage eines Schachtelungsplans kann ein Schneidplan erstellt werden, in dem auch eine Reihenfolge des Ausschneidens der einzelnen Werkstücke festgelegt werden kann.The planning of a nesting (i.e. a nested arrangement) of workpieces to be cut out on the (panel-shaped) material panel is part of the production process in addition to cutting out and sorting. This nesting leads to a specific layout of cutting lines, along which the workpieces are cut out of the material sheet with the help of the cutting beam. Cutting lines include outer and optionally inner contours of workpieces to be cut out. The result of planning a nesting of workpieces is also referred to herein as a nesting plan. A cutting plan can be created on the basis of a nesting plan, in which the order in which the individual workpieces are to be cut out can also be specified.
Derartige Schachtelungsprobleme werden bei Flachbettwerkzeugmaschinen primär hinsichtlich der Minimierung des einzusetzenden Rohmaterials gelöst, da das Rohmaterial in der Regel einen erheblichen Teil der Gesamtkosten ausmacht. Allerdings wirken sich auch weitere Aspekte auf die Gesamtkosten aus, beispielsweise Verzögerungen des Schneidprozesses oder ein längerer Stillstand der Flachbettwerkzeugmaschine aufgrund von Service oder Reparatur. Ein service- oder reparaturbedingter längerer Stilstand kann dabei insbesondere durch eine Kollision des empfindlichen Schneidkopfs der Flachbettwerkzeugmaschine mit einem zuvor ausgeschnittenen und ungewollt „verkippten“ Werkstück verursacht werden, wenn ein Teil des „verkippten“ Werkstücks aus der Ebene der Materialtafel herausragt und mit dem (das „verkippte“ Werkstück überfahrenden) Schneidkopf kollidiert.In the case of flat-bed machine tools, such nesting problems are primarily solved with regard to minimizing the raw material to be used, since the raw material usually makes up a considerable part of the total costs. However, other aspects also affect the overall costs, such as delays in the cutting process or longer downtimes for the flatbed machine tool due to service or repairs. A longer standstill due to service or repairs can be caused in particular by a collision of the sensitive cutting head of the flatbed machine tool with a previously cut and unintentionally "tilted" workpiece if part of the "tilted" workpiece protrudes from the plane of the material panel and with the (the "tilted" workpiece) cutting head collides.
Verschiedene Ansätze zur optimierten Lösung derartiger Schachtelungsprobleme mit besonderem Fokus auf der Kollisionsvermeidung sind aus dem Stand der Technik bekannt. In der
Aus der
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Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, den Produktionsprozess hinsichtlich seiner Praxistauglichkeit, insbesondere in Bezug auf die Prozessqualität, die Prozesskosten sowie die Materialausnutzung, zu verbessern. Insbesondere liegt die Aufgabe zugrunde, ein spezifisches Layout von Schneidlinien zu ermöglichen, bei dem die Schneidlinien möglichst nah beieinander liegen können.One aspect of this disclosure is based on the task of improving the production process with regard to its practical suitability, in particular with regard to the process quality, the process costs and the material utilization. In particular, the object is to enable a specific layout of cutting lines in which the cutting lines can be as close as possible to one another.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch ein Verfahren zum Zusammenstellen eines Schneidplans nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren nach Anspruch 6, eine Flachbettwerkzeugmaschine nach Anspruch 8 und Computerprogramme nach Anspruch 9 und 10. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.At least one of these objects is achieved by a method for compiling a cutting plan according to
In einem Aspekt weist ein Verfahren zum Zusammenstellen eines Schneidplans zum Ausschneiden einer Mehrzahl von Werkstücken aus einer plattenförmigen Materialtafel mit Hilfe eines aus einem Schneidkopf austretenden Schneidstrahls, wobei zum Ausschneiden eines der Mehrzahl von Werkstücken eine Außenkontur und optional eine oder mehrere Innenkonturen mit dem Schneidstrahl abgefahren werden, folgende Schritte auf:
- - Bereitstellen eines Schachtelungsplans, welcher eine Anordnung der Außenkonturen der Mehrzahl von Werkstücken auf einer der Materialtafel zugeordneten Planungstafel umfasst,
- - Zuweisen der Außenkonturen zu jeweils genau einer von mindestens vier Schneidphasen, wobei die Zuweisung derart erfolgt, dass zwei Außenkonturen einer gemeinsamen Schneidphase nicht zueinander benachbart angeordnet sind, wobei zwei Außenkonturen zueinander benachbart angeordnet sind, wenn mindestens zwei Punkte auf einer der zwei Außenkonturen jeweils nicht weiter als einen vorgegebener Nachbarabstand von der anderen der zwei Außenkonturen entfernt sind, und
- - Zusammenstellen des Schneidplans, wobei der Schneidplan für jede Schneidphase die zugeordneten Außenkonturen umfasst.
- - providing a nesting plan, which includes an arrangement of the outer contours of the plurality of workpieces on a planning panel assigned to the material panel,
- - Assigning the outer contours to exactly one of at least four cutting phases, the assignment being made in such a way that two outer contours of a common cutting phase are not arranged adjacent to one another, two outer contours being arranged adjacent to one another if at least two points on one of the two outer contours are not are farther than a predetermined neighbor distance from the other of the two outer contours, and
- - Compilation of the cutting plan, the cutting plan including the associated outer contours for each cutting phase.
In einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren einer Mehrzahl von Werkstücken aus einer plattenförmigen Materialtafel mit Hilfe eines aus einem Schneidkopf austretenden Schneidstrahls folgende Schritte auf:
- - Einlesen eines Schneidplans, der für die Mehrzahl von Werkstücken Außenkonturen umfasst und das Ausschneiden der Mehrzahl von Werkstücken in mindestens vier Schneidphasen untergliedert, wobei die Außenkonturen jeweils einer der mindestens vier Schneidphasen zugeordnet sind und zwei Außenkonturen einer gemeinsamen Schneidphase nicht zueinander benachbart angeordnet sind, wobei zwei Außenkonturen zueinander benachbart angeordnet sind, wenn mindestens zwei Punkte auf einer der zwei Außenkonturen jeweils nicht weiter als einen vorgegebenen Nachbarabstand von der anderen der zwei Außenkonturen entfernt sind,
- - Ausschneiden von Werkstücken, deren Außenkonturen einer gemeinsamen der mindestens vier Schneidphasen zugeordnet sind, und
- - Bereitstellen der in der gemeinsamen Schneidphase ausgeschnittenen Werkstücke zum Absortieren.
- - Reading in a cutting plan that includes outer contours for the plurality of workpieces and subdivides the cutting out of the plurality of workpieces into at least four cutting phases, wherein the outer contours are each assigned to one of the at least four cutting phases and two outer contours of a common cutting phase are not arranged adjacent to one another, wherein two outer contours are arranged adjacent to one another if at least two points on one of the two outer contours are no further away than a predetermined neighboring distance from the other of the two outer contours,
- - Cutting out workpieces whose outer contours are associated with a common one of the at least four cutting phases, and
- - Providing the workpieces cut out in the joint cutting phase for sorting.
In einem weiteren Aspekt umfasst eine Flachbettwerkzeugmaschine zum Ausschneiden von Werkstücken aus einer Materialtafel mit Hilfe eines Schneidstrahls:
- - eine in eine Schneidposition und eine Absortierposition bringbare Palette mit Auflagestegen zur Lagerung der plattenförmigen Materialtafel,
- - einen Schneidkopf aus dem der Schneidstrahl austritt und
- - eine Steuereinheit,
- - einen Schneidplan einzulesen, der für die Mehrzahl von Werkstücken Außenkonturen umfasst und das Ausschneiden der Mehrzahl von Werkstücken in mindestens vier Schneidphasen untergliedert, wobei die Außenkonturen jeweils einer der mindestens vier zugeordnet sind und zwei Außenkonturen einer gemeinsamen Schneidphase nicht zueinander benachbart angeordnet sind, wobei zwei Außenkonturen zueinander benachbart sind, wenn mindestens zwei Punkte auf einer der zwei Außenkonturen jeweils nicht weiter als einen vorgegebenen Nachbarabstand von der anderen der zwei Außenkonturen entfernt sind,
- - ein Positionieren der Palette in der Schneidposition und ein Ausschneiden von Werkstücken, deren Außenkonturen einer gemeinsamen der mindestens vier Schneidphasen zugeordnet sind, durch Verfahren des Schneidkopfs entlang den Außenkonturen zu veranlassen, und
- - nach Beenden des Ausschneidens der Werkstücke der gemeinsamen der mindestens vier Schneidphasen ein Positionieren der Palette in die Absortierposition zum Absortieren der in der gemeinsamen Schneidphase ausgeschnittenen Werkstücke zu veranlassen.
- - a pallet that can be brought into a cutting position and a sorting position with support webs for storing the panel-shaped material panel,
- - a cutting head from which the cutting jet exits and
- - a control unit,
- - read in a cutting plan that includes outer contours for the plurality of workpieces and subdivides the cutting out of the plurality of workpieces into at least four cutting phases, with the outer contours each being assigned to one of the at least four and two outer contours of a common cutting phase not being arranged adjacent to one another, with two Outer contours are adjacent to each other if at least two points on one of the two outer contours are no further away than a specified neighboring distance from the other of the two outer contours,
- - Positioning the pallet in the cutting position and cutting out workpieces whose outer contours are associated with a common one of the at least four cutting phases are to be brought about by moving the cutting head along the outer contours, and
- - after the end of the cutting of the pieces of the common ones of the at least four cutting phases, cause the pallet to be positioned in the sorting position for the sorting of the pieces cut out in the common cutting phase.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein Computerprogramm Befehle, die bei einer Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren zum Zusammenstellen eines Schneidplans auszuführen.In a further aspect, a computer program comprises instructions which, when the computer program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method for compiling a cutting plan.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein Computerprogramm Befehle, die bei einer Ausführung des Computerprogramms durch eine Steuereinheit einer Flachbettwerkzeugmaschine die Steuereinheit dazu veranlasst, das Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren einer Mehrzahl von Werkstücken auszuführen.In a further aspect, a computer program comprises instructions which, when the computer program is executed by a control unit of a flatbed machine tool, cause the control unit to carry out the method for cutting out and sorting a plurality of workpieces.
In einigen Weiterbildungen kann die Anordnung der Außenkonturen der Mehrzahl von Werkstücken einen Mindestabstand zwischen den Außenkonturen einhalten, wobei der Mindestabstand insbesondere durch einen material- und prozessbedingten Mindestabstand festgelegt wird und der Nachbarabstand größer oder gleich, insbesondere gleich, dem Mindestabstand ist.In some developments, the arrangement of the outer contours of the plurality of workpieces can maintain a minimum distance between the outer contours, with the minimum distance being defined in particular by a material and process-related minimum distance and the neighboring distance being greater than or equal to, in particular equal to, the minimum distance.
In einigen Weiterbildungen kann das Zuweisen der Außenkonturen zu jeweils genau einer von mindestens vier Schneidphasen umfassen:
- - Ermitteln von zueinander benachbarten Außenkonturen, und
- - Ermitteln eines Bewertungsgraphen, der durch Knoten und Kanten gebildet wird, wobei die Knoten jeweils einer Außenkontur zugeordnet sind und Knoten zueinander benachbarter Außenkonturen durch eine der Kanten miteinander verbunden sind, und
- - wobei das Zuweisen der Außenkonturen zu jeweils genau einer von mindestens vier Schneidphasen auf dem Bewertungsgraphen basiert und insbesondere ein computerimplementierter Algorithmus, der ein Vier-Farben-Theorem implementiert, auf Daten des Bewertungsgraphen zu den Knoten und Kanten angewandt wird.
- - determining mutually adjacent outer contours, and
- - determining an evaluation graph which is formed by nodes and edges, the nodes each being associated with an outer contour and nodes of mutually adjacent outer contours being connected to one another by one of the edges, and
- - wherein the assignment of the outer contours to exactly one of at least four cutting phases is based on the evaluation graph and, in particular, a computer-implemented algorithm that implements a four-color theorem is applied to the nodes and edges of the evaluation graph data.
In einigen Weiterbildungen kann das Zuweisen der Außenkonturen zu jeweils genau einer von vier Schneidphasen mittels eines Vier-Farben-Theorems unter Berücksichtigung von zueinander benachbarten Außenkonturen erfolgen.In some developments, the outer contours can be assigned to exactly one of four cutting phases by means of a four-color theorem, taking into account mutually adjacent outer contours.
In einigen Weiterbildungen kann das Zuweisen der Außenkonturen zu jeweils genau einer von fünf oder mehr Schneidphasen erfolgen und umfassen:
- - Zuweisen der Außenkonturen zu jeweils genau einer von vier Schneidphasen insbesondere mittels eines Vier-Farben-Theorems unter Berücksichtigung von zueinander benachbarten Außenkonturen, und daran anschließend
- - Identifizieren von zwei kollisionsgefährdeten Außenkonturen einer gemeinsamen der vier Schneidphasen, wobei zwei Außenkonturen kollisionsgefährdet sind, wenn diese einer gemeinsamen der vier Schneidphasen zugeordnet sind und nicht weiter als einen vorgegebenen Kollisionsabstand voneinander entfernt angeordnet sind, wobei der Kollisionsabstand größer als der Nachbarabstand ist, und
- - Zuweisen einer der zwei kollisionsgefährdeten Außenkonturen zu einer fünften Schneidphase.
- - Assignment of the outer contours to exactly one of four cutting phases, in particular by means of a four-color theorem, taking into account mutually adjacent outer contours, and then thereafter
- - Identifying two outer contours at risk of collision of a common one of the four cutting phases, with two outer contours being at risk of collision if they are associated with one of the common ones of the four cutting phases and are located no further than a predetermined collision distance apart, the collision distance being greater than the neighboring distance, and
- - Assign one of the two outer contours at risk of collision to a fifth cutting phase.
Erfindungsgemäß wird eine Schneidreihenfolge für jede der Schneidphasen des Schneidplans erstellt, die für jede der Schneidphasen eine Abfolge der Außenkonturen und optional eine oder mehrere zu einer Außenkontur gehörende Innenkonturen umfasst.According to the invention, a cutting sequence is created for each of the cutting phases of the cutting plan, which for each of the cutting phases includes a sequence of the outer contours and optionally one or more inner contours belonging to an outer contour.
Erfindungsgemäß wird ein mäandernder Verfahrweg über die Planungstafel für jede der Schneidreihenfolgen bestimmt, der ein Verfahren eines Schneidkopfs über eine plattenförmige Materialtafel bestimmt, gemäß dem die Werkstücke einer Schneidphase beim Abarbeiten des Schneidplans nacheinander ausgeschnitten werden.According to the invention, a meandering path is determined over the planning table for each of the cutting sequences, which determines a method of a cutting head over a plate-shaped material panel, according to which the workpieces of a cutting phase are cut out one after the other when processing the cutting plan.
Erfindungsgemäß ist jede Außenkontur von einem Kollisionsgefahrbereich umgeben und ein Verfahrweg zwischen Außenkonturen einer der Schneidphasen derart bestimmt, dass Kollisionsgefahrbereiche von Außenkonturen, deren zugeordnete Werkstücke bereits in der einen der Schneidphasen ausgeschnitten wurden, umgangen werden.According to the invention, each outer contour is surrounded by a collision risk area and a travel path between outer contours of one of the cutting phases is determined in such a way that collision risk areas are avoided by outer contours whose associated workpieces have already been cut out in one of the cutting phases.
In einigen Weiterbildungen kann im Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren einer Mehrzahl von Werkstücken der Schneidplan nach dem Verfahren zum Zusammenstellen eines Schneidplans zusammengestellt werden und/oder kann das Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren einer Mehrzahl von Werkstücken ferner umfassen:
- - Zusammenstellen eines Schneidplans nach dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Zusammenstellen.
- - Assemble a cutting plan using the assembling procedure described above.
In einigen Weiterbildungen kann das Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren einer Mehrzahl von Werkstücken ferner umfassen:
- - Absortieren der Werkstücke, die in der gemeinsamen Schneidphase ausgeschnitten wurden, und
- - optional nach erfolgtem Absortieren, Ausschneiden von Werkstücken, deren Außenkonturen einer weiteren der mindestens vier Schneidphasen zugeordnet sind, und Bereitstellen der in der weiteren Schneidphase ausgeschnittenen Werkstücke zum Absortieren.
- - sorting of the pieces cut out in the common cutting phase, and
- - optionally after the sorting has taken place, cutting out workpieces whose outer contours are assigned to another of the at least four cutting phases, and preparing the workpieces cut out in the further cutting phase for sorting.
Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit dazu vorgesehen und eingerichtet das Verfahren zum Zusammenstellen eines Schneidplans und/oder das Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren einer Mehrzahl von Werkstücken auszuführen.According to the invention, the control unit is provided and set up to execute the method for compiling a cutting plan and/or the method for cutting out and sorting a plurality of workpieces.
Die hierin offenbarten Konzepte basieren auf einer Klassifizierung zweier Werkstücke als benachbarte Werkstücke, wie sie z.B. im Rahmen einer algorithmischen Abfolge vorgenommen werden kann. In einem ersten Schritt der Klassifizierung wird basierend auf einem Nachbarabstandskriterium ein Nachbarschaftsverhältnis der Werkstücke abgeleitet, dass zwei Einschränkungen (1) und (2) aus dem 4-Farben-Theorem genügt. Gemäß dem Vier-Farben-Theorem reichen vier Farben immer aus, eine beliebige Landkarte in der euklidischen Ebene so einzufärben, dass keine zwei angrenzenden Länder mit der gleichen Farbe eingefärbt werden (sogenanntes Vier-Farben-Problem). Das Vier-Farben-Theorem gilt unter den Einschränkungen, dass (Einschränkung 1) isolierte gemeinsame Punkte zweier Länder nicht als gemeinsame „Grenze“ zählen und demnach diese zwei Länder nicht als benachbart gelten und dass (Einschränkung 2) jedes Land aus einer zusammenhängenden Fläche besteht, also keine Exklaven vorhanden sind. Erfindungsgemäß angewandt auf den Ausschneidvorgang von Werkstücken aus einer Materialtafel entsprechen die Länder der Landkarte den Werkstücken und das Einfärben von Ländern zu einer gemeinsamen Farbe der Zuordnung von Werkstücken zu einer gemeinsamen Schneidphase. Aneinander angrenzende Länder entsprechen zueinander benachbart angeordneten Werkstücken.The concepts disclosed herein are based on a classification of two workpieces as adjacent workpieces, such as may be done in an algorithmic sequence. In a first step of the classification, based on a neighbor distance criterion, a neighborhood relationship of the workpieces is derived that satisfies two restrictions (1) and (2) from the 4-color theorem. According to the four-color theorem, four colors are always sufficient to color any map in the Euclidean plane in such a way that no two adjacent countries are colored with the same color (so-called four-color problem). The four color theorem holds with the restrictions that (Restriction 1) isolated common points of two countries do not count as a common “boundary” and thus these two countries are not considered to be adjacent, and that (Restriction 2) each country consists of a contiguous area , so there are no exclaves. According to the invention applied to the process of cutting out workpieces from a sheet of material, the countries on the map correspond to the workpieces and the coloring of countries to a common color corresponds to the assignment of workpieces to a common cutting phase. Adjacent lands correspond to workpieces arranged adjacent to each other.
Das Nachbarabstandskriterium verlangt, dass zwei Außenkonturen sich bis auf einen vorgegebener Nachbarabstand aneinander herankommen. Die übertragene Einschränkung 1 bedeutet, dass zwei Außenkonturen zueinander benachbart angeordnet sind, wenn das Nachbarabstandskriterium nicht nur an einem Punkt vorliegt, sondern mindestens zwei Punkte auf einer der zwei Außenkonturen jeweils nicht weiter als der Nachbarabstand von der anderen der zwei Außenkonturen entfernt sind. Mit anderen Worten liegt eine Nachbarschaft vor und das Nachbarabstandskriterium wird benutzt, solange es bei mehr als einem Punkt der Außenkontur eingehalten wird. Dies setzt Einschränkung 1 bei einer Anordnung von Werkstücken auf einer Materialtafel durch. Hierbei ist die direkte Nachbarschaft von zwei Teilen wichtig, nicht die geometrische Distanz; d.h. kleine Teile können nicht „übersprungen“ werden, sonst verletzt man u.U. Einschränkung 2.The neighbor distance criterion requires that two outer contours approach each other up to a predetermined neighbor distance. The transferred
Ist das Nachbarschaftsverhältnis bekannt, kann die algorithmische Lösung des 4-Farben-Problems angewandt werden, wie sie z.B. im Paper „Efficiently four-coloring planar graphs“, N. Robertson et al., STOC '96: Proceedings of the twenty-eighth annual ACM symposium on Theory of Computing, Juli 1996, S. 571-575 beschrieben wurde. Das Ergebnis ist eine Kategorisierung der Werkstücke in vier Schneidphasen.If the adjacency ratio is known, the algorithmic solution to the 4-color problem can be applied, e.g ACM symposium on Theory of Computing, July 1996, pp. 571-575. The result is a categorization of the workpieces into four cutting phases.
Liegt die Kategorisierung vor, kann mittels des geometrischen Abstands geprüft werden, ob die Einteilung korrekt ist, weil die Einschränkungen (1) und (2) verletzt sein können. Eventuell vorliegende Konflikte - insbesondere mit Blick auf die Einschränkung 1 - können z.B. durch rekursives Einfügen weiterer „Farben“ aufgelöst werden.Once the categorization is available, the geometric distance can be used to check whether the classification is correct, because restrictions (1) and (2) may be violated. Any existing conflicts - especially with regard to restriction 1 - can be resolved, for example, by recursively inserting additional "colors".
Die hier beschriebenen Konzepte können vorteilhaft hinsichtlich einer Erhöhung der Materialausnutzung (durch eine Verringerung von Verschnitt) und der Werkstückqualität sein. Ferner kann eine erhöhte Prozesssicherheit erreicht werden, die mit verringerten Produktionsausfällen sowie einem verringerten Service- und Reparaturaufwand einhergeht.The concepts described here can be advantageous in terms of increasing material utilization (by reducing waste) and workpiece quality. Furthermore, increased process reliability can be achieved, which is associated with reduced production downtimes and reduced service and repair costs.
Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
-
1 eine schematische räumliche Darstellung einer Flachbettwerkzeugmaschine, -
2 eine schematische Ansicht eines Schachtelungsplans, -
3 einen vergrößerten Ausschnitt des Schachtelungsplans der2 , -
4 den vergrößerten Ausschnitt des Schachtelungsplans der3 mit schematisch eingezeichneten Knoten und Verbindungen, -
5 eine schematische Darstellung eines Schneidplans, -
6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Zusammenstellen eines Schneidplans, -
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausschneiden und Absortieren einer Mehrzahl von Werkstücken und -
8 ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ausschneiden und Absortieren einer Mehrzahl von Werkstücken.
-
1 a schematic spatial representation of a flat bed machine tool, -
2 a schematic view of a nesting plan, -
3 an enlarged section of thenesting plan 2 , -
4 the enlarged section of thenesting plan 3 with schematically drawn nodes and connections, -
5 a schematic representation of a cutting plan, -
6 a flowchart of a method for compiling a cutting plan, -
7 a flowchart of a method for cutting out and sorting a plurality of workpieces and -
8th a flowchart of a further embodiment of a method for cutting out and sorting a plurality of workpieces.
Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass sich Kollisionen zwischen dem Schneidkopf und bereits ausgeschnittenen Werkstücken - in Abkehr von der gängigen Praxis - dadurch verhindern lassen, dass das Absortieren nicht erst dann erfolgt, wenn alle aus der Materialtafel auszuschneidenden Werkstücke ausgeschnitten sind. Stattdessen werden die Werkstücke verschiedenen Schneidphasen zugeordnet und zunächst die Werkstücke einer Schneidphase ausgeschnitten und absortiert, bevor die Werkstücke einer anderen Schneidphase ausgeschnitten (und anschließend absortiert) werden.Aspects described here are based in part on the knowledge that collisions between the cutting head and workpieces that have already been cut out can be prevented - contrary to current practice - by the sorting not only taking place when all workpieces to be cut out of the material sheet have been cut out. Instead, the workpieces are assigned to different cutting phases and first the workpieces of one cutting phase are cut out and sorted before the workpieces of another cutting phase are cut out (and then sorted).
Die Zuweisung der Werkstücke zu den verschiedenen Schneidphasen erfolgt dabei derart, dass stets ein ausreichender „Sicherheitsabstand“ zwischen zwei Werkstücken derselben Schneidphase gewährleistet ist und somit beim Ausschneiden eines Werkstücks keine Gefahr der Kollision zwischen dem Schneidkopf und einem zuvor (in der gleichen Schneidphase) ausgeschnittenen, verkippten Werkstück besteht. Mit anderen Worten können Kollisionen durch ein Zuordnen der Werkstücke zu mehreren Schneidphasen in Verbindung mit einem sequentiellen Ausschneiden und Absortieren der Werkstücke der einzelnen Schneidphasen verhindert werden. Dabei erfolgt die Schneidphasenzuweisung der Werkstücke derart, dass zwei benachbarte Werkstücke nicht derselben Schneidphase zugeordnet werden und alle Werkstücke einer Schneidphase zunächst ausgeschnitten und absortiert werden, bevor die (darauffolgende) nächste Schneidphase begonnen wird. Dadurch kann erreicht werden, dass beim Ausschneiden eines Werkstücks der Schneidkopf nicht über ein bereits ausgeschnittenes, benachbartes und potentiell verkipptes Werkstück fährt (bzw. dieses überragt) und damit nicht Gefahr läuft mit einem verkippten Werkstück zu kollidieren. Auf diese Weise können Kollisionen zuverlässig verhindert werden, ohne dafür z. B. den Mindestabstand zwischen benachbarten Werkstücken soweit erhöhen zu müssen, dass der Schneidkopf beim Ausschneiden eines Werkstücks keines der benachbarten Werkstücke überfährt/überragt. Letzteres würde mit einer verringerten Materialausnutzung und somit mit mehr Verschnitt und höheren Materialkosten einhergehen. Im Gegensatz dazu erlauben es die hierin offenbarten Konzepte, eine Materialtafel mit weniger Verschnitt zu bearbeiten.The work pieces are assigned to the various cutting phases in such a way that a sufficient "safety distance" between two work pieces of the same cutting phase is always guaranteed and thus when cutting out a work piece there is no risk of collision between the cutting head and a previously (in the same cutting phase) cut out tilted workpiece. In other words, collisions can be prevented by assigning the workpieces to a plurality of cutting phases in connection with sequential cutting out and sorting of the workpieces from the individual cutting phases. The cutting phase assignment of the workpieces takes place in such a way that two adjacent workpieces are not assigned to the same cutting phase and all workpieces of a cutting phase are first cut out and sorted before the (following) next cutting phase is started. As a result, when cutting out a workpiece, the cutting head does not travel over (or project beyond) an already cut, adjacent and potentially tilted workpiece and thus does not run the risk of colliding with a tilted workpiece. In this way, collisions can be reliably prevented without z. B. having to increase the minimum distance between adjacent workpieces to such an extent that the cutting head does not run over/overhang any of the adjacent workpieces when cutting out a workpiece. The latter would be associated with reduced material utilization and thus with more waste and higher material costs. In contrast, the concepts disclosed herein allow a sheet of material to be processed with less waste.
Ferner haben die Erfinder erkannt, dass sich die Zuweisung der Werkstücke zu verschiedenen Schneidphasen prinzipiell mit Hilfe des sogenannten 4-Farben-Satzes bzw. des 4-Farben-Theorems lösen lässt, wonach - unter gewissen Voraussetzungen - vier Farben ausreichen, eine beliebige Landkarte in der euklidischen Ebene so einzufärben, dass keine zwei aneinander angrenzenden Länder die gleiche Farbe erhalten - wobei die Länder der Landkarte den Werkstücken entsprechen und die Zuordnung von Ländern zu einer gemeinsamen Farbe der Zuordnung von Werkstücken zu einer gemeinsamen Schneidphase entspricht. Angrenzende Länder entsprechen in diesem Zusammenhang zueinander benachbart angeordneten Werkstücken.Furthermore, the inventors have recognized that the assignment of the workpieces to different cutting phases can in principle be solved with the help of the so-called 4-color theorem or the 4-color theorem, according to which - under certain conditions - four colors are sufficient, any map in of the Euclidean plane so that no two adjacent countries are given the same color - where the countries of the map correspond to the workpieces and the assignment of countries to a common color corresponds to the assignment of workpieces to a common cutting phase. Adjacent countries in this context correspond to workpieces arranged adjacent to one another.
Darüber hinaus basieren hierin beschriebene Aspekte zum Teil auf der Erkenntnis, dass es - insbesondere bei kleinen Werkstücken - aus Gründen der Prozesssicherheit vorteilhaft sein kann, wenn diese nicht nur - den mathematisch notwendigen - vier Schneidphasen, sondern fünf oder mehr Schneidphasen zugeordnet werden. Denn hierdurch kann - auch bei kleinen Werkstücken - ein ausreichend großer, eine Kollision mit dem Schneidkopf sicher verhindernder Abstand zwischen zwei Werkstücken einer gemeinsamen Schneidphase ermöglicht werden.In addition, the aspects described herein are based in part on the knowledge that, particularly in the case of small workpieces, it can be advantageous for reasons of process reliability if these are assigned not just four cutting phases—the mathematically necessary ones—but five or more cutting phases. This is because, even in the case of small workpieces, this allows a sufficiently large distance between two workpieces of a common cutting phase to reliably prevent a collision with the cutting head.
Im Folgenden wird zunächst anhand von
Die in
Die Werkstücke werden dabei jeweils durch eine Außenkontur und optional eine oder mehrere Innenkonturen begrenzt.The workpieces are each delimited by an outer contour and optionally one or more inner contours.
Ferner umfasst die Flachbettwerkzeugmaschine 1 einen Palettenwechsler 5. Der Palettenwechsler 5 ist dazu ausgebildet, eine oder mehrere Paletten aufzunehmen und während der Fertigung zu positionieren. Auf einer Palette 5A kann eine zu schneidende Materialtafel (als Roh- oder Ausgangsmaterial) gelagert, in eine Schneidposition bewegt und damit in das Hauptgehäuse 3 für den Schneidvorgang eingebracht werden. Nach dem vollendeten Schneidvorgang kann die Palette 5A, wie in
Wie man in Zusammenhang mit der
Im Hauptgehäuse 3 kann der Schneidkopf (Laserbearbeitungskopf), aus dem der Schneidstrahl (Laserstrahl) austritt, im Bearbeitungsbereich frei positioniert werden, so dass der Laserstrahl im Wesentlichen entlang beliebiger zweidimensionaler Schneidlinien über die zu schneidende Materialtafel geführt werden kann. Beim Laserschneiden erwärmt der Laserstrahl das Material (Metall) entlang der Schneidlinie, bis es schmilzt. Ein Gasstrahl, meist Stickstoff oder Sauerstoff, tritt üblicherweise im Bereich des Laserstrahls aus dem Laserbearbeitungskopf aus und drückt das geschmolzene Material nach unten und aus dem sich ausbildenden Spalt. Die Materialtafel 7 kann somit beim Schneiden vom Laserstrahl vollständig durchtrennt werden.In the
Zum Ausschneiden eines Werkstücks 9 wird der Laserstrahl entlang einer Schneidlinie 10 bewegt. Diese beginnt üblicherweise an einem Einstichpunkt, der außerhalb des Werkstücks 9 liegt, und nähert sich dann der Außenkontur des Werkstücks 9 in einem Bogen (dem sogenannten Anschnitt) an. Der Punkt, an dem die Schneidlinie zuerst die Außenkontur des Werkstücks berührt, ist der Punkt, an dem der Schnitt später abgeschlossen wird (ein kontinuierlicher Schneidvorgang vorausgesetzt). Dieser Punkt wird als Druckpunkt D bezeichnet (siehe
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Palette 5A mehrere quer zur Einschubrichtung verlaufende und parallel zueinander ausgerichtete Auflagestege 11 auf. Beispielhaft haben die Auflagestege 11 einen Abstand von z. B. 60 mm zueinander. Die Auflagestege 11 bilden Auflagebereiche aus, auf denen die Materialtafel 7 abgelegt wird. Die Auflagebereiche bilden üblicherweise Gitterpunkte, die entlang der Auflagestege 11 einen Abstand von z. B. 15 mm aufweisen können, wobei ein Auflagesteg z. B. eine Dicke von 2 mm aufweist. Je nach Größe und Geometrie kann somit eine Kippung erlaubende Lagerung eines Werkstücks vorliegen, die eine Gefahr für den Schneidkopf während des Schneidvorgang bildet. Man erkennt somit leicht, dass aufgrund der Lagerung in lokalisierten Auflagebereichen prozessbedingte Risiken die Prozesssicherheit beeinflussen können und so das Risiko von Ausschuss und Ausfallzeiten erhöhen.In the exemplary embodiment shown, the
Im Rahmen des Produktionsprozesses wird zunächst im Rahmen der Planung einer Verschachtelung ein Schachtelungsplan vorgeschlagen (siehe
Eine wesentliche Randbedingung bei der Verschachtelung von Werkstücken 9 ist beim Schneiden von Blechen ein Mindestabstand zwischen den durchzuführenden Schneidvorgängen, d. h. den Schneidlinien 10. Der Mindestabstand geht direkt in die Menge des Verlustmaterials (d. h. die Materialausnutzung) und damit in die Materialkosten ein.An essential boundary condition when nesting workpieces 9 when cutting sheet metal is a minimum distance between the cutting processes to be carried out, i. H. the cutting lines 10. The minimum distance has a direct impact on the amount of material wasted (i.e. the material utilization) and thus on the material costs.
Der material- und prozessbedingte Mindestabstand stellt den Abstand zwischen Außenkonturen von benachbarten Werkstücken dar, der von Außenkonturen bei einer Schachtelung nicht unterschritten werden darf. Er berücksichtigt den thermischen Effekt des Erwärmens des Materials durch Schneiden entlang der Schneidlinie und soll verhindern, dass Schneidlinien zu dicht beisammen liegen und es in Folge dessen zu einem erhöhten/zu hohen Wärmeeintrag in das Material (mit den dies begleitenden Nachteilen wie ein thermischer Verzug, ein Einfluss auf den Wärmeabfluss etc.) kommen kann. Der material- und prozessbedingte Mindestabstand ist somit ein Parameter, der spezifisch für ein zu schneidendes Material (Art des Materials und Geometrie, insbesondere Dicke des Materials) und für einen Schneidvorgang (Laserstrahlungsparameter) zur Berücksichtigung eines z. B. prozessbedingten Ausdehnens oder Verziehens des Materials vorgegeben ist. Abhängig von der Materialart und der Materialdicke kann der material- und prozessbedingte Mindestabstand beispielsweise 3 mm bis 20 mm, insbesondere 5 mm bis 12 mm, betragen.The material and process-related minimum distance represents the distance between the outer contours of adjacent workpieces, which the outer contours must not fall below when nesting. It takes into account the thermal effect of heating the material by cutting along the cutting line and is intended to prevent cutting lines from being too close together and consequently to an increased/too high heat input into the material (with the accompanying disadvantages such as thermal distortion, an influence on the heat dissipation etc.) can occur. The material and process-related minimum distance is thus a parameter that is specific to a material to be cut (type of material and geometry, in particular thickness of the material) and for a cutting process (laser radiation parameters) to take into account a z. B. process-related expansion or warping of the material is specified. Depending on the type of material and the material thickness, the material and process-related minimum distance can be, for example, 3 mm to 20 mm, in particular 5 mm to 12 mm.
Bei der Planung und Erstellung eines Schachtelungsplans darf der Abstand zwischen Außenkonturen von benachbarten Werkstücken den material- und prozessbedingten Mindestabstand nicht unterschreiten, da sonst bei der Anwendung des Schachtelungsplans auf eine Materialtafel eine vorausgesetzte Qualität des Schneidvorgangs nicht mehr gewährleistet werden kann.When planning and creating a nesting plan, the distance between the outer contours of adjacent workpieces must not fall below the material and process-related minimum distance, otherwise the required quality of the cutting process can no longer be guaranteed when the nesting plan is applied to a material panel.
Die Anwendung des hierin vorgeschlagenen Verfahrens kann eine Verringerung des material- und prozessbedingten Mindestabstands ermöglichen, da verfahrensbedingt benachbarte Werkstücke bzw. Außenkonturen nicht in derselben Schneidphase geschnitten werden und somit ein erhöhter Wärmeeintrag durch eng beisammen liegende, unmittelbar nacheinander geschnittene Schneidlinien vermieden werden kann. So kann, nachdem eine erste Außenkontur während einer ersten Schneidphase ausgeschnitten wurde, das zu schneidende Material während der Absortierphase wieder abkühlen, bevor eine zur ersten Außenkontur benachbarte Außenkontur in einer weiteren Schneidphase geschnitten wird. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Konzepte kann entsprechend dichter geschachtelt werden.The application of the method proposed here can enable a reduction in the material and process-related minimum distance, since due to the process, adjacent workpieces or outer contours are not cut in the same cutting phase and thus an increased heat input due to cutting lines that are close together and cut directly one after the other can be avoided. Thus, after a first outer contour has been cut out during a first cutting phase, the material to be cut can cool down again during the sorting phase before an outer contour adjacent to the first outer contour is cut in a further cutting phase. If the concepts according to the invention are used, the nesting can be correspondingly denser.
Es wird angemerkt, dass im Stand der Technik ein kollisionsvermeidungsbedingter Mindestabstand eingesetzt werden kann, der typischerweise größer als der material- und prozessbedingte Mindestabstand ist. Der kollisionsvermeidungsbedingte Mindestabstand soll gewährleisten, dass beim Ausschneiden eines Werkstücks der Schneidkopf nicht mit einem benachbarten Werkstück kollidiert, falls dieses verkippen sollte. Wird der größere kollisionsvermeidungsbedingte Mindestabstand (statt des kleineren material- und prozessbedingten Mindestabstands) der Erstellung eines Schachtelungsplans zugrunde gelegt, führt das zu größeren Abständen zwischen Außenkonturen von benachbarten Werkstücken und somit zu einer ungünstigeren Materialausnutzung und höheren Materialkosten.It is noted that in the prior art, a collision avoidance-related minimum distance can be used, which is typically greater than the material and process-related minimum distance. The minimum distance required to avoid collisions is intended to ensure that when a workpiece is cut out, the cutting head does not collide with a neighboring workpiece if it tilts. If the larger minimum distance required to avoid collisions (instead of the smaller minimum distance required by the material and process) is used as the basis for creating a nesting plan, this leads to larger distances between the outer contours of neighboring workpieces and thus to less favorable material utilization and higher material costs.
Die hierin vorgeschlagenen Konzepte ermöglichen es, den Abstand zwischen Schneidlinien in Abwägung mit prozessbedingten Kosten gering zu halten und z. B. zu vermeiden, dass dieser Abstand zur Reduktion der Kollisionsgefahr, über den material- und prozessbedingten Mindestabstand hinaus (wesentlich) erhöht werden muss.The concepts proposed herein make it possible to keep the distance between cutting lines small in consideration of process-related costs and e.g. B. to avoid that this distance has to be (significantly) increased beyond the material and process-related minimum distance to reduce the risk of collision.
Der Schachtelungsplan 21 zeigt eine überlappungsfreie Anordnung von Außenkonturen 27 und Innenkonturen 28 einer Mehrzahl von Werkstücken 9 auf der zweidimensionalen Planungstafel 25. Der Schachtelungsplan 21 legt damit die Nachbarschaft der Werkstücke 9 fest. Zwei Außenkonturen 27 sind dabei mindestens den material- und prozessbedingten Mindestabstand Min voneinander beabstandet angeordnet (siehe
Der Schachtelungsplan 21, also die überlappungsfreie Anordnung der Außen- und Innenkonturen, wird in einer dem Schneidvorgang vorausgehenden Planungsphase erstellt und im Rahmen des offenbarten Verfahrens zum Zusammenstellen eines Schneidplans 23 bereitgestellt. Die Erstellung des Schachtelungsplans 21 kann dabei beispielsweise durch die Steuerungseinheit 15 der Flachbettwerkzeugmaschine 1 erfolgen, z. B. wenn in die Planung z. B. aktuell erfasste Positionsdaten einfließen, oder durch eine eigenständige Planungseinheit (einem eigenständigen Computer) mit entsprechender Rechen- und Speicherkapazität erfolgen.The
Die Steuerungseinheit 15 der Flachbettwerkzeugmaschine 1 ist dazu eingerichtet, ein Verfahren zum Zusammenstellen eines Schneidplans zum Ausschneiden einer Mehrzahl von Werkstücken (9) aus einer plattenförmigen Materialtafel zu ermöglichen. Die dazu notwendigen Berechnungen, beispielsweise zur Erstellung des Bewertungsgraphen und dessen Analyse gemäß einer algorithmischen Lösung des 4-Farben-Problems können beispielsweise mit dem Prozessor der Steuerungseinheit 15 durchgeführt werden. Die Steuerungseinheit 15 kann als PC, Rechenknoten oder ähnliche geeignete Hardware und insbesondere als Teil einer system-übergreifenden Steuerung ausgebildet werden, die zusätzlich die Ansteuerung der Flachbettwerkzeugmaschine 1 für die Bearbeitung von Flachmaterial als auch die Planung von Verschachtelungen von zu erzeugenden Werkstücken durchführt. Die Steuerungseinheit 15 kann somit als Teil eines übergeordneten oder lokalen Steuerungssystems der Flachbettwerkzeugmaschine 1 oder als eigene Einheit ausgebildet sein. Die Steuerungseinheit 15 ist insbesondere dazu eingerichtet, während eines Echtzeit-Betriebs der Flachbettwerkzeugmaschine 1 die hierin offenbarten Verfahren durchzuführen/zu kontrollieren. Hierzu weist das zugrundeliegende Rechensystem der Steuerungseinheit 15 beispielsweise digitale Prozessorsysteme mit Dateneingänge und Steuerungsausgänge aufweisenden Mikroprozessorkreisen sowie Datenbänke auf, die gemäß computerlesbaren, auf einem computerlesbaren Medium gespeicherten, Anweisungen betrieben werden. Die Anweisungen umfassen beispielsweise Computerroutinen einer algorithmischen Lösung des 4-Farben-Problems. Die Steuerungseinheit 15 kann eine hohe Rechenleistung für die Echtzeitunterstützung bereitstellen. Sie kann ferner einen Langzeit- (nicht volatilen) Speicher zum Speichern der Programmanweisungen als auch einen sehr schnellen Kurzzeit- (volatilen) Speicher zum (Zwischen-) Speichern von erfassten Daten und von während der Durchführung des Verfahrens erzeugten Datensätzen aufweisen.The
Das Verfahren zum Zusammenstellen eines Schneidplans 23 beginnt mit dem Bereitstellen des Schachtelungsplans 21. Basierend auf dem bereitgestellten Schachtelungsplan 21 werden alle Außenkonturen 27 und Innenkonturen 28 jeweils genau einer von vier Schneidphasen I, II, III, IV zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt dabei derart, dass zwei Außenkonturen 27 einer gemeinsamen Schneidphase I, II, III oder IV nicht zueinander benachbart angeordnet sind. Die Zuordnung der Außenkonturen 27 und Innenkonturen 28 sowie der zugehörigen Werkstücke 9 zu den einzelnen Schneidphasen I, II, III, IV ist in den
Innenkonturen gehören zu Schnittverläufen, die jeweils einen Innenbereich eines Werkstücks und somit insbesondere einen Bereich der Rohmaterialtafel (Innenkonturverschnitt) abgrenzen. Die Innenkonturen 28 der in den
Es wird angemerkt, dass bei einer Innenkontur, die zu einem Innenkonturverschnitt mit einem Größenmaß (z. B. größer als ein DIN A6-Blatt) führen würde, sodass ein Herausfallen aus der Rohmaterialtafel nicht mehr gewährleistet werden kann, es sinnvoll sein kann, die Innenkontur einer Schneidphase zuzuordnen, die vor der Schneidphase der zugehörigen Außenkontur durchgeführt wird.It is noted that in the case of an inner contour that would lead to an inner contour cut with a size (e.g. larger than a DIN A6 sheet) so that it can no longer be guaranteed that it will fall out of the raw material sheet, it can be useful to Assign inner contour to a cutting phase, which is carried out before the cutting phase of the associated outer contour.
Die Tatsache, dass zwei Werkstücke (bzw. die jeweiligen Außenkonturen) zueinander benachbart angeordnet sind oder nicht, geht in die hierin vorgeschlagenen Konzepte ein. Zwei Werkstücke bzw. die jeweiligen Außenkonturen gelten dabei als „zueinander benachbart angeordnet“, wenn mindestens zwei Punkte auf einer der zwei Außenkonturen jeweils nicht weiter als einen vorgegebener Nachbarabstand von der anderen der zwei Außenkonturen entfernt sind.The fact that two workpieces (or the respective outer contours) are arranged adjacent to one another or not is included in the concepts proposed here. Two workpieces or the respective outer contours are considered to be “arranged adjacent to one another” if at least two points on one of the two outer contours are no further away than a specified neighboring distance from the other of the two outer contours.
Zur Verdeutlichung des Nachbarschaftsverhältnisses wird auf den vergrößerter Ausschnitt A der
Nicht benachbart angeordnet zur Außenkontur 27.I' ist hingegen die Außenkontur 27.II'. Denn es gibt keine zwei Punkte auf der Außenkontur 27.I', die von der Außenkontur 27.II' jeweils nicht weiter entfernt sind als der Nachbarabstand D_N. Die Punkte N3 und N4, die auf der Außenkontur von 27.I' liegen und der Außenkontur 27.II' am Nächsten kommen, sind jeweils weiter als der Nachbarabstand D_N von der Außenkontur 27.II' entfernt. Ebenfalls nicht benachbart zur Außenkontur 27.I' ist die Außenkontur 27.I''. Entsprechend können die Außenkontur 27.I'' und die Außenkontur 27.II' bzgl. der Schneidphase der Außenkontur 27.I' einer gleichen oder einer anderen Schneidphase zugeordnet werden.On the other hand, the outer contour 27.II' is not arranged adjacent to the outer contour 27.I'. This is because there are no two points on the outer contour 27.I' that are no further away from the outer contour 27.II' than the neighboring distance D_N. The points N3 and N4, which lie on the outer contour of 27.I' and come closest to the outer contour 27.II', are each further away from the outer contour 27.II' than the neighboring distance D_N. The outer contour 27.I'' is likewise not adjacent to the outer contour 27.I'. Correspondingly, the outer contour 27.I'' and the outer contour 27.II' with respect to the cutting phase of the outer contour 27.I' can be assigned to the same or a different cutting phase.
Ebenfalls nicht benachbart zur Außenkontur 27.I' ist die Außenkontur 27.II''. Zwar gibt es einen (einzigen) Punkt N5 auf der Außenkontur 27.I', der von der Außenkontur 27.II'' im Nachbarabstand D_N entfernt angeordnet ist. Allerdings gibt es - aufgrund des Radius' der Außenkontur 27.11"- keinen weiteren Punkt auf der Außenkontur 27.1', für den dies ebenfalls zutrifft. Demnach sind die beiden Außenkonturen 27.1' und 27.11" im vorliegenden Sinne nicht zueinander benachbart angeordnet und können einer gleichen Schneidphase oder unterschiedlichen Schneidphasen (wie in
Der Nachbarabstand D_N wird dabei zweckmäßigerweise derart gewählt, dass er mit dem Mindestabstand Min übereinstimmt. Der Nachbarabstand D_N kann aber auch größer als der Mindestabstand Min gewählt werden. Wurde der Nachbarabstand D_N größer als der Mindestabstand Min gewählt, kann sich jedoch in dem Fall, dass zwei Außenkonturen, die nur ein einziges im Mindestabstand voneinander beabstandetes Punktepaar aufweisen, eine Landkarte im Sinne des 4-Farben-Theorems ergeben, die gegen Einschränkung (1) aus dem 4-Farben-Theorem verstößt. Üblicherweise wird somit der Nachbarabstand D_N mit dem Mindestabstand Min übereinstimmen.The neighboring distance D_N is expediently chosen in such a way that it corresponds to the minimum distance Min. However, the neighboring distance D_N can also be selected to be greater than the minimum distance Min. If the neighboring distance D_N was chosen to be greater than the minimum distance Min, however, in the event that two outer contours have only a single pair of points that are at a minimum distance from each other, a map can result in the sense of the 4-color theorem, which against restriction (1 ) from the 4-color theorem violates. The neighbor distance D_N will thus usually match the minimum distance Min.
Die Zuweisung der Außenkonturen 27 und der Innenkonturen 28 und somit der zugehörigen Werkstücke 9 zu vier Schneidphasen I, II, III, IV kann dabei unter Anwendung des mathematischen Vier-Farben-Satzes (Vier-Farben-Theorem) erfolgen, welcher besagt, dass - unter gewissen, im vorliegenden Fall erfüllten Voraussetzungen - vier Farben (hier die Schneidphasen) immer ausreichen, eine beliebige Landkarte in der euklidischen Ebene (hier die Planungstafel) so einzufärben, dass keine zwei angrenzenden Länder (hier die Werkstücke) die gleiche Farbe erhalten. Dabei werden die Außenkonturen als „Länder“ aufgefasst und jeweils zwei Außenkonturen als aneinander „angrenzend“ erachtet (berücksichtigt), wenn diese gemäß obigen Ausführungen „benachbart“ sind. Die verschiedenen Farben entsprechen in z. B.
Die numerische Lösung der Zuweisungsaufgabe kann dabei mittels der sogenannten Graphentheorie erfolgen, wie sie von Neil Robertson, Daniel P. Sanders, Paul Seymour und Robin Thomas beispielsweise im Paper „Efficiently four-coloring planar graphs“, STOC '96: Proceedings of the twenty-eighth annual ACM symposium on Theory of Computing, Juli 1996, S. 571-575 beschrieben wurde.The assignment task can be solved numerically using so-called graph theory, as described by Neil Robertson, Daniel P. Sanders, Paul Seymour and Robin Thomas, for example, in the paper "Efficiently four-coloring planar graphs", STOC '96: Proceedings of the twenty- eighth annual ACM symposium on Theory of Computing, July 1996, pp. 571-575.
Nachfolgend wird versucht, den Algorithmus zum 4-Farben-Theorem beispielhaft kursorisch zusammenzufassen, wobei der Algorithmus aus Robertson et al., 1996 in der Veröffentlichung im Detail beschrieben ist und im Zweifel das Vorgehen aus dieser Veröffentlichung gemeint ist. Ein Graph G (hierin auch als Bewertungsgraph bezeichnet) besteht aus Knoten und Kanten (hierin auch als Verbindung bezeichnet) und umschließt mehrere Gebiete („Face“). Der Grad eines Faces bezeichnet dabei die Anzahl der Knoten, die dieses Face umschließen:
- a. Wenn die Anzahl der Knoten n von G kleiner gleich 4 ist, ist das Problem trivial.
- b. Falls G ein Face mit mindestens Grad 4 hat, gibt es zwei nicht-benachbarte Knoten x, y, die mit das Face umschließen. Diese werden als z zusammengefasst, wodurch ein neuer Graph H entsteht. Dieses Vorgehen wird rekursiv aufgerufen, bis die Lösung trivial ist. Die Knoten werden dann in G so eingefärbt, wie es in H gewesen wäre (x, y erhalten die Farbe von z).
- c. Falls G einen Knoten x mit Grad kleiner gleich 4 hat, wird dieser von einem k-ring umschlossen. Dieser Fall wird mit einer k-ring-Analyse behandelt.
- d. Sonst hat G mindestens den Grad 5. Hier lässt sich der Graph entweder so zerlegen, dass ein k-ring auftritt, der wieder in der k-ring Analyse behandelt wird. Sonst lässt sich G so vereinfachen (Knoten zusammenlegen), dass eine Kempe-Kette entsteht, für die eine korrekte Färbung angegeben werden kann. Dies kann wie oben rückgängig gemacht werden, sodass zusammengelegte Knoten dieselbe Farbe haben.
- e. K-ring Analyse: Ein Ring R wird von außen durch einen Sub-Graph E von G und von innen durch den Sub-Graph I von G umschlossen. Ein Graph H1 wird als G ohne E definiert. Es lässt sich in diesem Fall eine Färbung von G finden. Entsprechend kann H2 als G ohne I definiert werden. Diese beiden Färbungen von H1 und H2 können dann so angeordnet werden, dass sie eine korrekte Färbung von R mit einfachen Operationen ermöglichen. (Siehe auch den Beweis aus G.D. Birkhoff, „The reducability of maps“, American Journal of Mathematics 35, 1913, Seiten 114-128.
- a. If the number of nodes n of G is less than or equal to 4, the problem is trivial.
- b. If G has a face of at least degree 4, then there are two non-adjacent vertices x, y that enclose the face. These are combined as z, resulting in a new graph H. This procedure is called recursively until the solution is trivial. The vertices are then colored in G as they would have been in H (x,y get the color of z).
- c. If G has a vertex x with degree less than or equal to 4, it is enclosed by a k-ring. This case is treated with a k-ring analysis.
- i.e. Otherwise G has at least degree 5. Here the graph can either be decomposed in such a way that a k-ring occurs, which is again treated in the k-ring analysis. Otherwise G can be simplified (joining the nodes) in such a way that a Kempe chain results, for which a correct coloring can be specified. This can as above, so that merged nodes have the same color.
- e. K-ring analysis: A ring R is enclosed by a subgraph E of G from the outside and by the subgraph I of G from the inside. A graph H1 is defined as G without E. In this case a coloring of G can be found. Similarly, H2 can be defined as G without I. These two colorings of H1 and H2 can then be arranged to allow correct coloring of R with simple operations. (See also the proof from GD Birkhoff, "The reducability of maps", American Journal of Mathematics 35, 1913, pages 114-128.
Wie in
Gemäß der Graphentheorie sind für die Zuweisung von n Knoten 29 (und somit der zugehörigen Außenkonturen 27 und Werkstücke 9) zu den vier Farben (bzw. den vier Schneidphasen) maximal n2 Elementaroperationen nötig.According to graph theory, a maximum of n 2 elementary operations are necessary for the assignment of n nodes 29 (and thus the associated
Als Ergebnis sind die Außenkonturen 27 zu jeweils genau einer von vier Schneidphasen I, II, III, IV zugewiesen, wobei die Zuweisung derart erfolgt, dass zwei Außenkonturen 27 einer gemeinsamen Schneidphase I, II, III, IV nicht zueinander benachbart angeordnet sind.As a result, the
Aus Gründen der Prozesssicherheit kann es insbesondere bei kleinen Werkstücken sinnvoll sein, diese nicht nur - den mathematisch notwendigen - vier Schneidphasen I, II, III, IV, sondern fünf oder mehr Schneidphasen zuzuordnen. Hintergrund dieser Erkenntnis ist, dass es insbesondere bei kleinen Werkstücken vorkommen kann, dass zwei Werkstücke einer gemeinsamen Schneidphase (obwohl sie nicht zueinander benachbart angeordnet sind) derart nah voneinander beabstandet angeordnet sind, dass der Schneidkopf während des Ausschneidens eines der zwei Werkstücke mit dem zuvor ausgeschnittenen anderen der zwei Werkstücke kollidiert. Die Kollisionsgefahr kann in diesem Zusammenhang verhindert werden, indem die Werkstücke zunächst z. B. gemäß dem obig beschriebenen 4-Farben-Theorem einer von vier (mathematisch notwendigen) Schneidphasen zugewiesen werden. Anschließend werden Werkstücke, die einer gemeinsamen der vier Schneidphasen zugewiesen sind und von denen eine Kollisionsgefahr ausgeht (kollisionsgefährdete Werkstücke) - weil diese nicht weiter als einen vorgegebenen Kollisionsabstand voneinander entfernt angeordnet sind - unterschiedlichen Schneidphasen zugewiesen, indem eines der kollisionsgefährdeten Werkstücke einer weiteren, fünften Schneidphase zugewiesen wird. Hierzu werden zunächst zwei kollisionsgefährdeten Außenkonturen einer gemeinsamen der vier Schneidphasen identifiziert und anschließend eine der zwei kollisionsgefährdeten Außenkonturen zu einer fünften Schneidphase zugewiesen. Insbesondere können alle Paare von Werkstücken einer Schneidphase hinsichtlich der Kollisionsgefahr geprüft werden. Zwei Außenkonturen sind dabei nicht weiter als den vorgegebenen Kollisionsabstand voneinander entfernt angeordnet, wenn ein kleinster Abstand zwischen den zwei Außenkonturen kleiner oder gleich dem Kollisionsabstand ist.For reasons of process reliability, it can make sense, especially with small workpieces, not only to assign them to four cutting phases I, II, III, IV - the mathematically necessary - but to five or more cutting phases. The background to this finding is that it can happen, especially with small workpieces, that two workpieces of a common cutting phase (although they are not arranged adjacent to one another) are arranged so close together that the cutting head during the cutting out of one of the two workpieces with the one previously cut out other of the two workpieces collides. The risk of collision can be prevented in this context by the workpieces z. B. be assigned to one of four (mathematically necessary) cutting phases according to the 4-color theorem described above. Subsequently, workpieces that are assigned to one of the four cutting phases and from which there is a risk of collision (workpieces at risk of collision) - because they are not arranged further than a predetermined collision distance apart - are assigned to different cutting phases by assigning one of the workpieces at risk of collision to another, fifth cutting phase is assigned. For this purpose, two outer contours at risk of collision of a common one of the four cutting phases are first identified and then one of the two outer contours at risk of collision is assigned to a fifth cutting phase. In particular, all pairs of workpieces in a cutting phase can be checked with regard to the risk of collision. Two outer contours are not arranged further apart from each other than the specified collision distance if a smallest distance between the two outer contours is less than or equal to the collision distance.
Sollte anschließend festgestellt werden, dass von zwei Werkstücken, die der fünften Schneidphase zugewiesen wurden, wiederum eine Kollisionsgefahr ausgeht, wird eines der beiden Werkstücke einer sechsten Schneidphase zugewiesen und somit die Kollisionsgefahr ausgeräumt. Dieses Vorgehen kann dabei entsprechend iterativ für die sechste sowie etwaige weitere Schneidphasen fortgesetzt werden.If it is subsequently determined that there is a risk of collision from two workpieces that have been assigned to the fifth cutting phase, one of the two workpieces is assigned to a sixth cutting phase and the risk of collision is thus eliminated. This procedure can be continued accordingly iteratively for the sixth and any further cutting phases.
Der vorgegebene Kollisionsabstand, innerhalb dessen einer potentielle Kollisionsgefahr besteht, wird dabei unter anderem von Ausmaßen des Schneidkopfes (Schneiddüse), einer möglichen Kipphöhe eines der Werkstücke sowie der Art der Lagerung der Materialtafel auf der Palette bestimmt. Der Kollisionsabstand kann beispielsweise im Bereich von 5 mm bis 50 mm, insbesondere im Bereich von 7 mm bis 35 mm, vorgegeben.The specified collision distance within which there is a potential risk of collision is determined, among other things, by the dimensions of the cutting head (cutting nozzle), a possible tilting height of one of the workpieces and the type of storage of the material panel on the pallet. The collision distance can be specified, for example, in the range from 5 mm to 50 mm, in particular in the range from 7 mm to 35 mm.
In
Es wird angemerkt, dass für den Fall, dass die Außenkonturen 27.I' und 27.II'' einer gemeinsamen Schneidphase angehören sollen, ein Bediener alternativ den Schneidplan dahingehend hätte ändern können, dass er das Werkstück 27.II'' aus dem Kollisionsgefahrbereich K (in der Zeichenebene nach oben) herausschiebt.It is noted that in the event that the outer contours 27.I' and 27.II'' should belong to a common cutting phase, an operator could alternatively have changed the cutting plan such that he removed the workpiece 27.II'' from the collision risk area K (up in the drawing plane) pushes out.
Basierend auf der erfolgten Zuweisung der Außenkonturen 27 zu den vier Schneidphasen wird anschließend ein - wie in
Die Reihenfolge 23R der Außenkonturen ist dabei derart bestimmt, dass die Werkstücke 9 einer Schneidphase I, II, III, IV beim Abarbeiten des Schneidplans 23 entlang eines mäandernden Verfahrwegs des Schneidkopfs über die Planungstafel 25 nacheinander ausgeschnitten werden. In
Der Verfahrweg einer Schneidphase ist allgemein derart bestimmt, dass innerhalb der Schneidphase eine Kollision des Schneidkopfes mit einem bereits ausgeschnittenen (und noch nicht absortierten) Werkstück vermieden wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass jeder Außenkontur 27 ein diese jeweils umgebender (durch den Kollisionsabstand definierter) Kollisionsgefahrbereich K (vgl.
Es wird angemerkt, dass der Verfahrweg W.I keine Innenkonturen berücksichtigt. Diese können für jedes der Werkstücke vor dem Schneiden der jeweiligen Außenkontur abgearbeitet werden.It is noted that the traverse path W.I does not take internal contours into account. These can be processed for each of the workpieces before cutting the respective outer contour.
An das bisher beschriebene Verfahren zum Zusammenstellen des Schneidplans 23 kann sich dann unmittelbar das im Folgenden beschriebene Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren der Werkstücke anschließen.The method described so far for compiling the cutting
Hierzu wird der Schneidplan 23, der das Ausschneiden der Werkstücke in mehrere Schneidphasen untergliedert, eingelesen. Anschließend wird die Palette 5A mit der darauf gelagerten Materialtafel 7 in die Schneidposition bewegt und es werden die Werkstücke 9, die der ersten Schneidphase I bzw. deren Außenkonturen 27 der ersten Schneidphase I zugeordnet sind, in der vom Schneidplan 23 vorgegebenen Reihenfolge 23R entlang dem Verfahrweg W.I ausgeschnitten.For this purpose, the cutting
Nachdem alle Werkstücke 9 der ersten Schneidphase I ausgeschnitten sind (und somit die erste Schneidphase I abgeschlossen ist), werden diese Werkstücke 9 wie in
Nach dem vollständigen Absortieren aller Werkstücke 9, die der ersten Schneidphase I zugeordnet sind, wird die Palette 5A mit der darauf gelagerten Materialtafel 7 wieder in die Schneidposition bewegt. Es erfolgt nun das Ausschneiden der Werkstücke 9, die der zweiten Schneidphase II zugeordnet sind. Nach Abschluss der zweiten Schneidphase II, werden die in der Schneidphase II ausgeschnittenen Werkstücke zum Absortieren bereitgestellt, indem die Palette 5A mitsamt der Materialtafel 7 erneut in die Absortierposition bewegt wird. Nachdem das Absortieren der Werkstücke 9 der zweiten Schneidphase II erfolgt ist, werden die letztgenannten Schritte anschließend für die dritte sowie die vierte Schneidphase wiederholt bis letztlich alle Werkstücke 9 gemäß dem Schachtelungsplan 21 ausgeschnitten und absortiert sind und der Produktionsprozess damit abgeschlossen ist.After the complete sorting of all workpieces 9, which are assigned to the first cutting phase I, the
Demnach kann zusammengefasst werden, dass das Verfahren zum Zusammenstellen des Schneidplans 23, wie im Flussdiagramm gemäß
- -
Bereitstellen 100 desSchachtelungsplans 21, insbesondere Einlesen des Schachtelungsplans 21 in einen Prozessor der Steuerungseinheit 15, - -
Zuweisen 200der Außenkonturen 27 zu jeweils genau einer von mindestens vier Schneidphasen I, II, III, IV, wobei die Zuweisung derart erfolgt, dass zwei Außenkonturen 27 einer gemeinsamen Schneidphase I, II, III, IV nicht zueinander benachbart angeordnet sind, insbesondere ansteuern des Prozessors zum Durchführen eines Algorithmus' für die Zuweisung der Außenkonturen zu den Schneidphasen, und - -
Zusammenstellen 300 desSchneidplans 23, insbesondere durch Ansteuern des Prozessors zur Zusammenstellung der mit dem Algorithmus gewonnenen Daten.
- - Providing 100 the
nesting plan 21, in particular reading thenesting plan 21 into a processor of thecontrol unit 15, - -
Allocation 200 of theouter contours 27 to exactly one of at least four cutting phases I, II, III, IV, the allocation being made in such a way that twoouter contours 27 of a common cutting phase I, II, III, IV are not arranged adjacent to one another, in particular are controlled the processor for executing an algorithm for assigning the external contours to the cutting phases, and - -
Compilation 300 of the cuttingplan 23, in particular by controlling the processor for compiling the data obtained with the algorithm.
Ferner umfasst das oben beschriebene Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren von Werkstücken, wie in den Flussdiagrammen gemäß
- -
Einlesen 400 desSchneidplans 23, insbesondere in die Steuerungseinheit der Werkzeugmaschine, - -
Ausschneiden 500 von Werkstücken 9,deren Außenkonturen 27 einer gemeinsamen der vier Schneidphasen I, II, III, IV zugeordnet sind mit der Werkzeugmaschine, und - -
Bereitstellen 600 der in der gemeinsamen Schneidphase I, II, III, IV ausgeschnittenen Werkstücke zum Absortieren, insbesondere durch Bringen einer Palette in die Absortierposition, - -
Absortieren 700 der Werkstücke 9, die in der gemeinsamen Schneidphase I, II, III, IV ausgeschnitten wurden, - -
Ausschneiden 800 von Werkstücken 9,deren Außenkonturen 27 einer weiteren der vier Schneidphasen I, II, III, IV zugeordnet sind mit der Werkzeugmaschine, und - -
Bereitstellen 900 der in der weiteren Schneidphase I, II, III, IV ausgeschnittenen Werkstücke 9 zum Absortieren, insbesondere durch Bringen der Palette in die Absortierposition.
- - Reading in 400 the cutting
plan 23, in particular in the control unit of the machine tool, - - Cutting out 500 of workpieces 9, whose
outer contours 27 are assigned to a common one of the four cutting phases I, II, III, IV with the machine tool, and - - Providing 600 of the workpieces cut out in the common cutting phase I, II, III, IV for sorting, in particular by bringing a pallet into the sorting position,
- - Sorting 700 the workpieces 9 cut out in the common cutting phase I, II, III, IV,
- - Cutting out 800 of workpieces 9, whose
outer contours 27 are assigned to another of the four cutting phases I, II, III, IV with the machine tool, and - - Preparing 900 the workpieces 9 cut out in the further cutting phase I, II, III, IV for sorting, in particular by bringing the pallet into the sorting position.
Das Verfahren zum Zusammenstellen des Schneidplans 23 kann dabei von der Steuereinheit 15 der Flachbettwerkzeugmaschine 1 oder einer separaten Recheneinheit (Computer) durchgeführt werden. Dabei veranlasst insbesondere ein Befehle umfassendes Computerprogramm eine Ausführung des Verfahrens durch die Steuereinheit 15 oder die separate Recheneinheit.The method for compiling the cutting
Das Verfahren zum Ausschneiden und Absortieren kann - mit Ausnahme von Schritt 700, dem Absortieren, was das manuelle Eingreifen eines Werkers erfordern kann - ebenfalls von der Steuereinheit 15 der Flachbettwerkzeugmaschine 1 durchgeführt werden, wobei auch hier insbesondere ein Befehle umfassendes Computerprogramm eine Ausführung des Verfahrens durch die Steuereinheit 15 veranlasst.The method for cutting out and sorting can - with the exception of
Die hierin offenbarten Konzepte tragen somit einerseits dazu bei, die Vermeidung von Kollisionen zwischen dem Schneidkopf der Flachbettwerkzeugmaschine 1 und verkippten Werkstücken 9 zu ermöglichen. Andererseits ermöglichen sie einen hohen Ausnutzungsgrad und damit einhergehend wenig Verschnitt durch die Umsetzung von Schachtelungsplänen, bei denen der Mindestabstand zwischen den Werkstücken bevorzugt nur durch den material- und prozessbedingten Mindestabstand bestimmt wird, und nicht aufgrund von Erwägungen zur Reduktion der Kollisionsgefahr darüber hinaus weiter erhöht werden muss.The concepts disclosed here thus contribute on the one hand to making it possible to avoid collisions between the cutting head of the flat-
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.It is explicitly emphasized that all features disclosed in the description and/or the claims are to be considered separately and independently of each other for the purpose of original disclosure as well as for the purpose of limiting the claimed invention independently of the feature combinations nations are to be considered in the embodiments and/or the claims. It is explicitly stated that all indications of ranges or groups of units disclose every possible intermediate value or subgroup of units for the purpose of original disclosure as well as for the purpose of limiting the claimed invention, in particular also as a limit of a range indication.
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